2025年加氢站操作员燃料储存与管理练习题及答案

2025年加氢站操作员燃料储存与管理练习题及答案一、单项选择题（共10题，每题2分，共20分）1.氢气的标准密度（0℃，101.325kPa）约为：A.0.0899kg/m³B.0.899kg/m³C.8.99kg/m³D.89.9kg/m³2.氢气的爆炸极限（体积分数）为：A.1%50%B.4%75%C.10%90%D.15%85%3.加氢站高压气态储氢装置的设计压力通常不低于：A.10MPaB.20MPaC.45MPaD.100MPa4.下列储氢方式中，属于物理储氢的是：A.金属氢化物储氢B.液氢储氢C.有机液体储氢D.配位氢化物储氢5.加氢站储氢罐的定期检验周期（首次检验后）一般为：A.1年B.3年C.6年D.10年6.氢气的临界温度为：A.239.9℃B.195.6℃C.182.9℃D.161.5℃7.加氢站储氢区的通风换气次数应不低于：A.3次/hB.6次/hC.12次/hD.20次/h8.氢气泄漏时，最有效的检测方法是：A.嗅觉检测（氢气无味）B.红外气体检测C.肥皂水试漏D.肉眼观察9.加氢站储氢装置的安全阀开启压力应不超过设计压力的：A.90%B.100%C.105%D.110%10.液氢储存的温度需控制在：A.162℃以下B.253℃以下C.196℃以下D.273℃以下二、多项选择题（共5题，每题3分，共15分，错选、漏选均不得分）1.加氢站储氢装置的安全附件包括：A.安全阀B.爆破片C.压力表D.液位计（针对液氢储槽）2.氢气与空气混合后发生爆炸的必要条件包括：A.浓度在爆炸极限范围内B.存在点火源（如静电、火花）C.环境温度高于燃点（571℃）D.密闭空间3.高压气态储氢罐的日常巡检内容包括：A.罐体表面是否有变形、裂纹B.阀门、法兰连接处是否泄漏C.压力、温度显示是否正常D.接地电阻是否符合要求（≤10Ω）4.液氢储存的主要风险包括：A.低温冻伤B.液氢汽化导致超压C.液氢与空气混合形成可燃混合物D.液氢对金属材料的氢脆影响5.加氢站储氢区的防火设计应满足：A.与其他建（构）筑物的防火间距符合GB50516要求B.设置可燃气体报警装置C.地面采用不发火材料D.配备干粉灭火器或二氧化碳灭火器三、填空题（共10题，每空2分，共20分）1.氢气的分子量为________，比空气轻，泄漏后易在________（填“上方”或“下方”）聚集。2.高压气态储氢装置的常用材料为________（如316L不锈钢或高强度铝合金），需具备良好的________性能以抵抗氢脆。3.加氢站储氢系统的压力等级通常分为________、________、________三级（按压力由低到高排列）。4.氢气泄漏检测的仪器主要有________（用于定量检测）和________（用于定性检漏）。5.液氢储槽的绝热方式主要有________和________（如真空粉末绝热、高真空多层绝热）。6.储氢罐的年度检查项目包括________、________、________（至少列出3项）。四、简答题（共5题，第13题每题6分，第45题每题7分，共32分）1.（封闭型）简述高压气态储氢的主要特点。2.（封闭型）列举加氢站储氢装置的日常维护内容（至少5项）。3.（封闭型）说明氢气“氢脆”现象的定义及对储氢设备的影响。4.（开放型）分析加氢站储氢区通风设计的必要性（需结合氢气特性与安全规范）。5.（开放型）对比高压气态储氢与液氢储氢的适用场景（从储氢密度、能耗、成本、安全性等角度）。五、应用题（共3题，第1题8分，第23题9分，共26分）1.（计算类）某加氢站采用45MPa高压储氢罐（内径1.2m，长度8m，壁厚20mm），假设氢气温度为25℃，忽略壁厚对容积的影响，计算该储氢罐的理论储氢量（单位：kg，保留2位小数）。（提示：PV=nRT，R=8.314J/(mol·K)，氢气摩尔质量M=2g/mol）2.（分析类）某日巡检发现储氢管束压力在3小时内由35MPa升至40MPa（环境温度未明显变化），请分析可能原因及应采取的应急措施。3.（综合类）某加氢站计划新增1台98MPa高压储氢罐，需完成哪些安全技术准备工作？（需结合GB/T345842017《加氢站用储氢装置安全技术要求》）答案及解析一、单项选择题1.答案：A解析：氢气是密度最小的气体，标准密度约为0.0899kg/m³（空气密度约1.29kg/m³）。2.答案：B解析：氢气的爆炸极限为4%75%（体积分数），范围极宽，需严格控制泄漏。3.答案：C解析：根据GB505162010，加氢站高压储氢装置设计压力通常为45MPa（供70MPa车载储氢瓶）或98MPa（供更高压力场景）。4.答案：B解析：物理储氢包括高压气态、低温液氢；化学储氢包括金属氢化物、有机液体等。5.答案：C解析：《固定式压力容器安全技术监察规程》规定，储氢罐首次检验后，定期检验周期一般为6年。6.答案：A解析：氢气的临界温度为239.9℃，低于此温度时可通过加压液化。7.答案：B解析：GB50516要求储氢区通风换气次数不低于6次/h，防止氢气聚集。8.答案：C解析：肥皂水试漏是最直接的定性检漏方法；红外检测需专用设备，氢气无味无法嗅觉检测。9.答案：C解析：安全阀开启压力应不超过设计压力的105%，确保超压时及时泄放。10.答案：B解析：液氢的沸点为252.87℃，储存温度需控制在253℃以下。二、多项选择题1.答案：ABCD解析：储氢装置安全附件包括安全阀、爆破片（超压泄放）、压力表（监测压力）、液位计（液氢储槽）。2.答案：AB解析：爆炸需浓度在极限范围内且存在点火源；氢气燃点571℃，但常温下遇火花即可点燃；开放空间也可能爆炸（如扩散后遇火源）。3.答案：ABCD解析：日常巡检需检查罐体外观、密封情况、仪表数据及接地（防静电）。4.答案：ABC解析：液氢储存温度极低（253℃），可能导致冻伤；液氢汽化后体积膨胀（约840倍），易超压；液氢泄漏后汽化与空气混合可能爆炸；氢脆主要影响高压气态储氢的金属材料（低温下氢脆风险降低）。5.答案：ABCD解析：GB50516规定储氢区需满足防火间距、可燃气体报警、不发火地面（防摩擦火花）及适配灭火器（干粉/二氧化碳）。三、填空题1.2.016；上方2.不锈钢/铝合金；抗氢脆3.低压级（2030MPa）、中压级（3545MPa）、高压级（4598MPa）4.便携式氢气检测仪；肥皂水（或电子检漏仪）5.真空粉末绝热；高真空多层绝热6.表面宏观检查、安全附件校验、压力/温度记录分析（或泄漏检测、接地电阻测试等）四、简答题1.参考答案：高压气态储氢是通过压缩氢气至高压（通常2098MPa）储存于压力容器中。特点包括：①技术成熟，应用广泛；②储氢密度较低（45MPa时约20kg/m³）；③能耗主要来自压缩过程（约占氢气总能耗的15%20%）；④设备成本相对较低，但需定期检验；⑤安全性依赖容器材料（需抗氢脆）和压力控制。2.参考答案：日常维护内容包括：①检查阀门、法兰密封面是否泄漏（肥皂水试漏）；②校验压力表、温度传感器等仪表（误差≤±1%）；③清理储氢罐表面灰尘、腐蚀物；④测试可燃气体报警装置（每周1次）；⑤记录压力、温度变化趋势（每小时1次）；⑥检查安全阀铅封是否完好（无撬动痕迹）。3.参考答案：氢脆是氢气分子渗入金属晶格后，与金属原子结合形成氢化物或导致晶格畸变，使金属材料塑性、韧性下降的现象。对储氢设备的影响：①降低材料强度，可能引发罐体裂纹甚至破裂；②缩短设备使用寿命，需选用抗氢脆材料（如316L不锈钢、铝合金）；③需定期检测（如超声检测、磁粉检测）评估材料性能。4.参考答案：必要性分析：①氢气密度小（0.0899kg/m³），泄漏后易在顶部聚集，通风可促进扩散，避免形成爆炸性混合物；②GB50516规定储氢区通风换气次数≥6次/h，防止氢气浓度超过爆炸下限（4%）；③通风可降低局部温度，避免因泄漏氢气摩擦生热或设备运行发热引发燃爆；④强制通风（如防爆风机）可作为应急措施，在泄漏时加速排氢，配合报警系统联动。5.参考答案：适用场景对比：储氢密度：液氢储氢密度高（约70.8kg/m³），远高于高压气态（45MPa时约20kg/m³），适合大规模储存；能耗：液氢需液化（能耗约1015kWh/kg，占氢气总能耗30%40%），高压气态能耗主要为压缩（约35kWh/kg），故高压更适合中小规模；成本：液氢设备（低温储槽、汽化器）成本高，维护复杂；高压气态设备成本低，维护简单；安全性：液氢储存温度极低（253℃），存在低温冻伤风险，且汽化后体积膨胀大；高压气态风险主要为超压泄漏，需严格控制压力。综上，高压气态适合加氢站日常补氢（中小规模、频繁使用），液氢适合远距离运输或大规模储存（如备用氢源）。五、应用题1.计算过程：储氢罐容积V=πr²L=3.14×(0.6m)²×8m≈9.0432m³=9043.2L=9.0432×10³L。压力P=45MPa=45×10⁶Pa=45×10³kPa，温度T=25℃+273.15=298.15K。由PV=nRT得n=PV/(RT)=(45×10³kPa×9.0432×10³L)/(8.314kPa·L/(mol·K)×298.15K)≈(4.0694×10⁸)/(2479.1)≈164,100mol。储氢量m=n×M=164,100mol×2g/mol=328,200g=328.20kg。答案：328.20kg。2.分析与措施：可能原因：①温度传感器故障（显示温度未变化但实际升高）；②储氢罐内氢气发生“自热”（如氢气吸附/解吸放热，但高压气态下不明显）；③相邻储氢罐阀门内漏（高压罐向低压罐补气）；④压力表故障（显示值虚高）；⑤氢气泄漏后反向扩散（概率低）。应急措施：①立即停止加氢作业，关闭相关阀门；②使用便携式氢气检测仪检查周边是否有泄漏（重点检查阀门、法兰）；③人工确认环境温度（使用红外测温仪）；④切换备用储氢罐供气；⑤联系仪表人员校验压力表和温度传感器；⑥若确认无泄漏且仪表正常，记录压力上升速率，评估是否需降压泄放（如超过设计压力的90%）。3.安全技术准备工作：①设备选型：确认储氢罐符合GB/T34584要求（材料、设计压力98MPa、抗氢脆性能）；②设计审查：委托有资质的单位完成储氢系统设计（包括管路、阀门、安全附件），通过专家评审；③制造监督：监督制造过程（焊接、热处理、无损检测），核查出厂资料（合格证、强度计算书、监检证书）；④安装验收